Kao glavno vezivo materijala negativnih elektroda na bazi vode, CMC proizvode naširoko koriste domaći i strani proizvođači baterija. Optimalna količina veziva može dobiti relativno veliki kapacitet baterije, dug životni ciklus i relativno nizak unutarnji otpor.
Vezivo je jedan od važnih pomoćnih funkcionalnih materijala u litij-ionskim baterijama. To je glavni izvor mehaničkih svojstava cijele elektrode i ima važan utjecaj na proizvodni proces elektrode i elektrokemijsku izvedbu baterije. Samo vezivo nema kapacitet i zauzima vrlo mali udio u bateriji.
Uz adhezivna svojstva općih veziva, vezivni materijali za elektrode litij-ionske baterije također moraju biti u stanju izdržati bubrenje i koroziju elektrolita, kao i izdržati elektrokemijsku koroziju tijekom punjenja i pražnjenja. Ostaje stabilan u rasponu radnog napona, tako da nema mnogo polimernih materijala koji se mogu koristiti kao veziva elektroda za litij-ionske baterije.
Postoje tri glavne vrste veziva za litij-ionske baterije koje se trenutno široko koriste: poliviniliden fluorid (PVDF), emulzija stiren-butadien kaučuka (SBR) i karboksimetil celuloza (CMC). Osim toga, poliakrilna kiselina (PAA), veziva na bazi vode s poliakrilonitrilom (PAN) i poliakrilatom kao glavnim komponentama također zauzimaju određeno tržište.
Četiri karakteristike CMC-a na razini baterije
Zbog slabe topljivosti u vodi kisele strukture karboksimetil celuloze, radi bolje primjene, CMC je vrlo široko korišten materijal u proizvodnji baterija.
Kao glavno vezivo materijala negativnih elektroda na bazi vode, CMC proizvode naširoko koriste domaći i strani proizvođači baterija. Optimalna količina veziva može dobiti relativno veliki kapacitet baterije, dug životni ciklus i relativno nizak unutarnji otpor.
Četiri karakteristike CMC-a su:
Prvo, CMC može učiniti proizvod hidrofilnim i topljivim, potpuno topljivim u vodi, bez slobodnih vlakana i nečistoća.
Drugo, stupanj supstitucije je ujednačen, a viskoznost stabilna, što može osigurati stabilnu viskoznost i adheziju.
Treće, proizvodite proizvode visoke čistoće s niskim sadržajem metalnih iona.
Četvrto, proizvod ima dobru kompatibilnost sa SBR lateksom i drugim materijalima.
CMC natrij karboksimetil celuloza koja se koristi u bateriji kvalitativno je poboljšala svoj učinak korištenja, a istovremeno joj pruža dobre performanse korištenja, s trenutnim učinkom korištenja.
Uloga CMC u baterijama
CMC je karboksimetilirani derivat celuloze, koji se obično priprema reakcijom prirodne celuloze s kaustičnim alkalijama i monokloroctenom kiselinom, a njegova molekularna težina kreće se od tisuća do milijuna.
CMC je bijeli do svijetložuti prah, granulirana ili vlaknasta tvar, koja ima jaku higroskopnost i lako je topiva u vodi. Kada je neutralna ili alkalna, otopina je tekućina visoke viskoznosti. Ako se dugo zagrijava iznad 80 ℃, viskoznost će se smanjiti i bit će netopljiv u vodi. Zagrijavanjem na 190-205°C posmeđi, a zagrijavanjem na 235-248°C karbonizira.
Budući da CMC ima funkcije zgušnjavanja, vezivanja, zadržavanja vode, emulgiranja i suspenzije u vodenoj otopini, naširoko se koristi u području keramike, hrane, kozmetike, tiskanja i bojanja, proizvodnje papira, tekstila, premaza, ljepila i medicine, visokokvalitetnih proizvoda. krajnje keramike i litijskih baterija Polje čini oko 7%, obično poznato kao "industrijski mononatrijev glutamat".
PosebnoCMCu bateriji, funkcije CMC-a su: raspršivanje aktivnog materijala negativne elektrode i vodljivog sredstva; zgušnjavanje i antisedimentacijski učinak na kašu negativne elektrode; pomaganje vezivanja; stabiliziranje performansi obrade elektrode i pomoć u poboljšanju performansi ciklusa baterije; poboljšati otpornost na ljuštenje polarnog dijela itd.
Izvedba i odabir CMC-a
Dodavanje CMC-a pri izradi kaše za elektrode može povećati viskoznost kaše i spriječiti taloženje kaše. CMC će razgraditi natrijeve ione i anione u vodenoj otopini, a viskoznost CMC ljepila će se smanjiti s porastom temperature, koje lako upija vlagu i ima slabu elastičnost.
CMC može igrati vrlo dobru ulogu u disperziji grafita negativne elektrode. Kako se količina CMC-a povećava, njegovi produkti razgradnje prianjat će na površinu čestica grafita, a čestice grafita će se odbijati zbog elektrostatske sile, postižući dobar učinak disperzije.
Očigledni nedostatak CMC-a je što je relativno krt. Ako se sav CMC koristi kao vezivo, grafitna negativna elektroda će se skupiti tijekom procesa prešanja i rezanja polarnog dijela, što će uzrokovati ozbiljan gubitak praha. Istodobno, na CMC uvelike utječe omjer materijala elektrode i pH vrijednost, a ploča elektrode može puknuti tijekom punjenja i pražnjenja, što izravno utječe na sigurnost baterije.
U početku je vezivo koje se koristilo za miješanje negativnih elektroda bilo PVDF i druga veziva na bazi ulja, ali uzimajući u obzir zaštitu okoliša i druge čimbenike, postalo je uobičajeno koristiti veziva na bazi vode za negativne elektrode.
Savršeno vezivo ne postoji, pokušajte odabrati vezivo koje zadovoljava zahtjeve fizičke obrade i elektrokemije. S razvojem tehnologije litijevih baterija, kao i problemima vezanim uz troškove i zaštitu okoliša, veziva na bazi vode će s vremenom zamijeniti veziva na bazi ulja.
CMC dva glavna proizvodna procesa
Prema različitim medijima za eterifikaciju, industrijska proizvodnja CMC-a može se podijeliti u dvije kategorije: metoda na bazi vode i metoda na bazi otapala. Metoda koja koristi vodu kao reakcijski medij naziva se metoda vodenog medija, koja se koristi za proizvodnju alkalnog medija i CMC niskog stupnja. Metoda korištenja organskog otapala kao reakcijskog medija naziva se metoda otapala, koja je prikladna za proizvodnju CMC srednjeg i visokog stupnja. Ove dvije reakcije odvijaju se u gnječilici, koja spada u proces gnječenja i trenutno je glavna metoda za proizvodnju CMC-a.
Metoda s vodenim medijem: raniji proces industrijske proizvodnje, metoda je reakcija alkalne celuloze i sredstva za eterifikaciju u uvjetima slobodne lužine i vode, koja se koristi za pripremu CMC proizvoda srednjeg i niskog stupnja, kao što su deterdženti i sredstva za lijepljenje tekstila. Pričekajte . Prednost metode vodenog medija je u tome što su zahtjevi za opremu relativno jednostavni, a cijena niska; nedostatak je što zbog nedostatka velike količine tekućeg medija, toplina nastala reakcijom povećava temperaturu i ubrzava brzinu sporednih reakcija, što rezultira niskom učinkovitošću eterifikacije i lošom kvalitetom proizvoda.
Metoda otapala; također poznata kao metoda organskog otapala, podijeljena je na metodu gnječenja i metodu kaše prema količini reakcijskog razrjeđivača. Njegova glavna značajka je da se reakcije alkalizacije i eterifikacije provode u uvjetima organskog otapala kao reakcijskog medija (razrjeđivača). Kao i reakcijski proces vodene metode, metoda otapala također se sastoji od dva stupnja alkalizacije i eterifikacije, ali je reakcijski medij tih dvaju stupnjeva različit. Prednost metode otapala je u tome što izostavlja procese namakanja lužinama, prešanja, drobljenja i starenja koji su svojstveni vodenoj metodi, a alkalizacija i eterifikacija se provode u mijesilici; nedostatak je što je mogućnost kontrole temperature relativno loša, a zahtjevi za prostorom su relativno slabi. , viši trošak.
Vrijeme objave: 5. siječnja 2023